The seasonal variations of water quality and periphyton were investigated in an artificial stream (the Cheonggyecheon Stream) flowing through the Seoul City. TP showed a longitudinal gradient: 10 to $59{\mu}gP\;L^{-1}$ in the upper stream sites, and 15 to $90{\mu}gP\;L^{-1}$ in downstream sites. POP was a major form of TP in the water, occupying over 60%, while the proportion of DIP was less than 10% except for St. 4. N/P atomic ratio ranged from 78 to 554, which implies phosphorus would limit algal growth more than nitrogen. The biomass of periphyton did not show much difference among sites, and it was relatively higher in spring and fall season $(10\sim20{\mu}gChl\;{\alpha}cm^{-2})$ and lower in August $(<5{\mu}gChl\;{\alpha}cm^{-2})$, possibly because biofilms were washed off during spates of summer monsoon. Cyanobacteria was the dominant taxon in the periphyton community throughout the year. The periphyton standing crop can be classified as a nuisance level. It seems that phosphorus level is sufficiently high even though the input water is treated chemically, and modest water velocity $(20\sim90cm\;sec^{-1})$ and rocky bottom provide optimal conditions for periphyton growth.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2016.05a
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pp.461-461
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2016
이상기후로 인하여 제방붕괴에 대한 위험성이 높아지고 있고, 이로 인해 발생하는 제내지 내 붕괴 홍수파에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히 홍수파 선단의 이동 속도 추정은 제내지의 위험성을 예측하고, EAP 등을 수립하는데 매우 중요한 자료가 될 수 있다. 제내지에서의 선단 홍수파에 대한 예측을 하기 위해서는 해당 지역의 하천특성, 수리특성 및 제방 등 수공구조물 특성뿐만 아니라, 제내지의 지형 및 토지이용 현황 등을 조사하여 수리실험이나 수치모의를 수행해야 하는 것이 일반적이다. 수치해석의 경우 수리실험에 비하여 경제성 및 효율성 측면에서 뛰어날 수 있으나, 제방 붕괴과정 및 메커니즘을 반영하기가 불가능하다. 이에 반해 수리모형실험의 경우 제방붕괴 양상 및 그 과정의 재현이 가능하기 때문에, 제내지에서의 선단홍수파 전파에 관한 보다 정확한 양상을 파악할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 실험은 실제 크기의 하천이 아닌 축소모형 또는 개수로에서 수행되었기 때문에, 초기 홍수파의 전파가 축척효과(Scale effect)의 영향을 받을 가능성이 매우 크다. 특히 선단 홍수파의 경우 파가 진행되면서 수심이 낮아지고, 유속이 느려지기 때문에 그 영향은 점차 증대된다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 초기 선단 홍수파의 표면장력 영향을 고려한 보정 계수 산정에 대한 연구를 수리실험을 통해 수행하였다. 연구는 크게 4가지 과정으로 구성되었다. 첫째는 농도-표면장력의 관계 규명이며, 둘째는 표면장력-홍수파 전파 속도 관계 규명이다. 셋째는 표면장력과 Weber Number(We)의 관계를 도출하는 것이며, 마지막은 We를 이용하여 한계조건을 제시하는 것이다. 실험은 계면활성제의 농도를 변화시켜가며, 얇은 유리관(D=1.0 mm)에서 물의 상승 높이 및 접촉각을 측정하여 농도와 표면장력의 관계를 측정하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 물의 표면장력을 변화시켜 가며 $0.5(B){\times}0.3(L){\times}0.2(H)m$의 Head-tank에 설치된 수문을 빠르게 개방하여, 홍수파가 퍼지는 양상을 관측하였다. 홍수파의 이동 속도는 진행시간에 따라서 퍼짐 넓이를 측정하여 제곱근을 취하는 방식으로 평균속도를 산정하였다. 이러한 관계를 이용하여 표면장력이 없을 경우의 이동속도 및 ??를 도출하였다. 본 연구를 통해 홍수파 전파 특성에 대한 수리실험 자료를 바탕으로 Weber 수를 도출하여 표면장력의 영향을 받는지 여부를 판단할 수 있으며, 표면장력의 영향을 받을 경우, 제시된 결과를 이용하여 홍수파 선단의 속도를 보정할 수 있다. 본 연구 결과는 토대로 축소모형으로 수행되는 홍수파 전파에 대한 수리실험결과의 보정 기초자료로 매우 유용할 것으로 판단된다.
Kim, Tae-Kyung;Ryu, Seo-Young;Park, Yoon-A;Lee, Jong-Jun;Joo, Kwang-Jin;Chang, Kwang-Hyeon;Oh, Jong-Min
Journal of Environmental Impact Assessment
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v.27
no.6
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pp.595-603
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2018
This study was conducted to understand the growth of attached microbial community in small and medium streams of Gyeonggi-do and the removal efficiency of fluoride with changes in growth. The sites monitoring were carried out for 12 weeks at the P1 and P2(P1 is the point where the discharge water flows. P2 is the downstream point of about 2 km flow), and investigated the water quality and the biomass analysis of the attached microbial community. The growth of the attached microbial community increased up to the 7th investigation, and it was observed that detachment phenomenon occurred. Influencing factors about growth of the attached microbial community were flow rate, velocity, and organic material(T-N & T-P). Meanwhile, fluoride content of attached microbial community also tended to increase until the 7th investigation, and decrease from the 8th. It is assumed that fluoride content has also be reduced with the detachment phenomenon of the attached microbial community. It is expected that this will contribute to the evaluation and management of the use of attached microbial community as a means of stream management. The application of techniques using the attached microbial community should include basic investigation of factors that may affect the growth of the attached microbial community and replacement of the attachment plate according to the time of removal.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.5
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pp.20-26
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2019
Where hydraulic structures are to be installed over the entire width of a river or stream, usually a bed protection structure is to be installed. However, a local scour occurs in which the river bed downstream of the river protection system is eroded due to the influence of the upstream flow characteristics. This local scour is dominant in the flow and turbulence characteristics at the boundary of the flow direction and in the material of the bed materials, and may gradually become dangerous over time. Therefore, in this study, we compared the turbulence patterns in the local scour hole at the downstream of the river bed protection with the results of the analysis of the mobile bed experiment, and compared with the application of OpenFoam, a three dimensional numerical analysis model. The distribution of depth-averaged relative turbulence intensities along the flow direction was analyzed. In addition to this result, the stabilization of scour hole was compared with the bed shear stress and Shields parameter, and the results were compared by changing the initial turbulent flow conditions. From the results, it was confirmed that the maximum depth of generation of the three-stage was dominantly developed by the magnitude of depth-averaged relative turbulence intensity rather than the mean flow velocity. This result also suggests that design, construction or gate control are needed to control the depth-averaged relative turbulence intensities in order to reduce or prevent the local scour faults that may occur in the downstream part of the bed protection.
In this study, a large-scale levee breach experiment from lateral overflow was conducted to verify the effect of the new reinforcement method applied to the levee's surface. The new method could prevent levee failure and minimize damage caused by overflow in rivers. The levee was designed at the height of 2.5 m, a length of 12 m, and a slope of 1:2. A new material mixed with biopolymer powder, water, weathered granite, and loess in an appropriate ratio was sprayed on the levee body's surface at a thickness of about 5 cm, and vegetation recruitment was also monitored. At the Andong River Experiment Center, a flow (4 ㎥/s) was introduced from the upstream of the A3 channel to induce the lateral overflow. The change of lateral overflow was measured using an acoustic doppler current profiler in the upstream and downstream. Additionally, cameras and drones were used to analyze the process of the levee breach. Also, a new method using 3D point cloud for calculating the surface loss rate of the levee over time was suggested to evaluate the performance of the levee reinforcement method. It was compared to existing method based on image analysis and the result was reasonable. The proposed 3D point cloud methodology could be a solution for evaluating the performance of levee reinforcement methods.
This study surveyed the ecological characteristics of Ladislabia taczanowskii at Songcheon Stream from March to November 2019. The species inhabited upstream, where the riverbed structure was mostly covered with boulders and cobbles. The water depth was 31-148 cm, and the stream velocity was fast at 0.94±0.23 (0.51-1.39) m/sec. The gender ratio of females to males was 1 : 0.89. The age according to the total length frequency distribution indicated that the group with 38-70 mm below in total length was one year old, the group with 70-100 mm was two years old, the group with 100-120 mm was three years old, and the group over 120-128 mm was over four years old. The total length of sexually mature fishes was 70 mm for females and 75 mm or more for males. The spawning season was from May to August, and the water temperature was 15.5-20.1℃ during the period. The prosperous spawning season was from June to July, and the water temperature was 15.8-17.2℃ during the period. The spawning ground was where the riffle began in the pool, and its bottom was formed of sand and gravel. The width was about 150 cm, and the water depth was 20 to 50 cm. The average number of eggs in the ovaries was 821 (401-1,314) per matured female, and the matured eggs were yellowish and spherical with a mean diameter of 1.62±0.02 (1.43-2.01) mm. The live foods of L. taczanowskii Cyanophyta, Chlorophyta, Bacillariophyta, Ephemeroptera, and Diptera. The feeding habit of L. taczanowskii is omnivorous, but more than 90% of the stomach content was attached algae.
In order to control algal bloom, which causes environmental problems such as eutrophication in freshwater ecological environments, many attempts have recently been made using biological approaches. Among them is filtration using bivalve. Algae control with filter-feeding bivalves is emerging as an eco-friendly method. In this study, bivalves collected at Baekje weir in Geum River in Korea from Jun to Sep 2020 were tested to find out the possibility of algae control using filter-feeding bivalves through laboratory experiments. The Unio douglasiae, Anodonta woodiana, and Anodonta arcaeformis collected from Baekje weir were put into a water tank (2 L) containing Clorella vulgaris, and as a result, the average filtration rate was 95.9% per animal after 24 hrs. Calculating this with the Chl-a concentration converted to a calibration curve, it was found that the average of 154.84 ㎍ L-1 of Chl-a was reduced. Based on this calculation, the possibility that one bivalve can eliminate Chl-a in one month is 0.0005%. It is expected that the effect is 20.14% when there are 40,000 animals. These results indirectly showed how effective bivalve's ability to control Chl-a in their habitat is. Although this study was limited to calculating the algae control ability of aquatic ecosystem based on the filtration rate of bivalve and the corresponding Chl-a reduction rate, it is thought that it will be used as basic data for integrated research from various factors and viewpoints (phytoplankton, aquatic plants, benthic organisms, and sediments) through additional research.
Lee, Tae Hee;Lim, Hyeokjin;Yun, Seong Hak;Kang, Jong Wan
Journal of Korea Water Resources Association
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v.53
no.12
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pp.1049-1057
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2020
This study aimed to develop a flow measurement method using drone in flood season. Measuring flow in all branches is difficult to conduct annually due to budget and labor limitation, safety and river works. Especially when heavy rain like storm comes, changes in stage-discharge relationship should be reviewed; however, it is usually impeded by the aforementioned issues. To solve the problem, it developed a simple measuring method with a minimum of labor and time. A numeric map and numeric orthophoto coordinate of South Korea are mostly based on Transverse Mercator Projection (TM) in accordance with rectangular coordinate system and use World Geodetic Reference System 1980 (GRS80) oval figure for conversion. Applying a concept of aerial photogrammetry, it located four visible Ground Control Points (GCP) near the river at Uijeongbu-si (Singok Bridge) and Yeongdong-gun (Youngdong 2nd Bridge) station and measured the coordinates using VRS DGPS. Hovering at a same level, drones took orthophoto of water surface at an interval of 3 seconds. It defined the pictures with GRS80 TM coordinate system, a rectangular coordinate system and then conducted an orthometric correction using GCP coordinates. According to X and Y coordinate analysis, it estimated the distance between the floating positions at 3 seconds-intervals and calculated the flow through the flow area according to the flow path. This study attested applicability of the flow measurement method using drone in flood season by applying the rectangular coordinate system based on the concept of aerial photogrammetry.
Jin-Young Kim;Ye ji Kim;Ah Reum Kim;In-Seong Yoo;Hwang Kim;Dongsoo Kong
Korean Journal of Ecology and Environment
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v.55
no.2
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pp.145-155
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2022
Koreoleptoxis nodifila (Martens, 1886) is an endangered species only living in the central and north streams of South Korea. However, there is a lack of information on physical habitat characteristics of K. nodifila. We aimed to determine preference ranges for water depth, current velocity, streambed substrate of K. nodifila. The weibull model was used to estimate the habitat suitability based on distribution of individual abundance by physical factors. Optimal depth preferences ranged from 0.53~17.17 cm, current preferences ranged from 48.40~81.03 cm s-1 and substrate (𝜱m) preferences ranged from -4.36~ -2.26. Median values of central tendency were determined as follows: water depth 16.73 cm, current velocity 65.23 cm s-1, substrate -3.51. Mean values of central tendency were determined as follows: water depth 21.32 cm, current velocity 65.65 cm s-1, substrate -3.63. Mode values of central tendency were determined as follows: water depth 5.17 cm, current velocity 64.77 cm s-1, substrate -3.24. Based on the habitat suitability analysis, the microhabitat types of K. nodifila were determined as riffle and coarse-grained streambed.
Jung, In Kyun;Lee, Mi Seon;Park, Jong Yoon;Kim, Seong Joon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.6B
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pp.697-707
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2008
The grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model (KIMSTORM) by Kim (1998) predicts the temporal variation and spatial distribution of overland flow, subsurface flow and stream flow in a watershed. The model programmed with C++ language on Unix operating system adopts single flowpath algorithm for water balance simulation of flow at each grid element. In this study, we attempted to improve the model by converting the code into FORTRAN 90 on MS Windows operating system and named as ModKIMSTORM. The improved functions are the addition of GAML (Green-Ampt & Mein-Larson) infiltration model, control of paddy runoff rate by flow depth and Manning's roughness coefficient, addition of baseflow layer, treatment of both spatial and point rainfall data, development of the pre- and post-processor, and development of automatic model evaluation function using five evaluation criteria (Pearson's coefficient of determination, Nash and Sutcliffe model efficiency, the deviation of runoff volume, relative error of the peak runoff rate, and absolute error of the time to peak runoff). The modified model adopts Shell Sort algorithm to enhance the computational performance. Input data formats are accepted as raster and MS Excel, and model outputs viz. soil moisture, discharge, flow depth and velocity are generated as BSQ, ASCII grid, binary grid and raster formats.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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